Облицювання трубопроводу є важливим фактором, який слід враховувати під час встановленняультразвуковий витратомір з накладним кріпленнямХоча перетворювачі встановлені на зовнішній стороні труби, ультразвуковий сигнал повинен пройти крізь стінку труби та, в багатьох випадках, внутрішню оболонку, перш ніж досягти рідини.

Отже, тип і товщина футеровки труби можуть суттєво впливати насила сигналу, акустичне пропускання, відстань між перетворювачами та стабільність вимірювання.

1. Як ультразвуковий сигнал поширюється через трубу з облицюванням?

Для типового ультразвукового витратоміра з накладним кріпленням ультразвуковий сигнал рухається за траєкторією, подібною до:

Датчик → Стінка труби → Облицювання труби → Рідина → Облицювання труби → Стінка труби → Датчик

На відміну від вставного витратоміра, перетворювачі не контактують безпосередньо з рідиною.

Ультразвуковий сигнал повинен пройти через кілька різних матеріалів, перш ніж досягти рідини. Кожен матеріал має різні акустичні властивості, тому сигнал може зазнавати відбиття, заломлення та загасання на межі розділу між матеріалами.

Ось чому під час встановлення ультразвукового витратоміра необхідно враховувати футеровку трубопроводів.

2. Чому важливий матеріал підкладки?

Різні матеріали підкладки мають різніакустичний імпеданс і швидкість звуку.

Поширені матеріали для облицювання труб включають:

• ПТФЕ
• Гума
• Тверда гума
• Цементний розчин
• Епоксидна смола
• Пластик
• Інші захисні покриття

Коли ультразвукова хвиля переходить з одного матеріалу в інший, частина її енергії може відбиватися на межі розділу.

Наприклад:

Стіна труби → Футеровка → Рідина

На кожній межі розділу різниця в акустичних властивостях може впливати на те, скільки ультразвукової енергії потрапляє в наступний матеріал.

Якщо акустична невідповідність значна, може відбиватися більше енергії, а до приймального перетворювача може потрапляти менше.

Це може призвести до:

Нижча сила сигналу та складніше акустичне вимірювання.

3. Чому товщина підкладки має значення?

Товщина підкладки також важлива.

Тонка підкладка може мати відносно обмежений ефект, тоді як товста підкладка може значно збільшити довжину акустичного шляху через матеріал підкладки.

Коли ультразвуковий сигнал проходить через футеровку, частина його енергії може ослаблюватися.

Отже, на умову вимірювання впливає:

Матеріал підкладки + Товщина підкладки + Акустичні властивості

З цієї причини дві труби з однаковим номінальним діаметром та однаковим зовнішнім матеріалом можуть поводитися по-різному, якщо їх внутрішнє облицювання різне.

Наприклад:

Труба з вуглецевої сталі без футеровки

і

Труба з вуглецевої сталі з товстим гумовим покриттям

можуть мати суттєво різні характеристики передачі ультразвуку.

4. Чому гумові та пластикові футеровки можуть бути складними?

Деякі м'які або низькошвидкісні підкладкові матеріали можуть ускладнити ультразвукове вимірювання за допомогою затискачів.

Приклади включають певні:

• Гумові прокладки
• PTFE-підкладки
• Пластикові підкладки

Ультразвукова хвиля може зазнавати більшого затухання або відбиття під час проходження через ці матеріали.

Це може призвести до:

• Знижена сила сигналу
• Збільшена складність виявлення сигналу
• Вужчий діапазон відповідної відстані між перетворювачами
• Більша чутливість до умов монтажу

Це не означає, що труби з футеровкою не можна виміряти.

Швидше, витратомір потрібно правильно вибрати та налаштувати відповідно до фактичних умов трубопроводу та футеровки.

5. Як футеровка труб впливає на відстань між перетворювачами?

Для ультразвукових витратомірів із накладним кріпленням відстань між перетворювачами зазвичай розраховується на основі кількох параметрів, зокрема:

• Діаметр труби
• Товщина стінки труби
• Матеріал труби
• Підкладковий матеріал
• Товщина підкладки
• Тип рідини
• Температура рідини
• Швидкість ультразвуку через різні матеріали

Отже, якщо інформація про футеровку, введена у витратомір, є неправильною, розрахована відстань між перетворювачами також може бути неправильною.

Наприклад, якщо фактична труба має гумове покриття товщиною 5 мм, але прилад налаштований як сталева труба без покриття, розрахований акустичний шлях може неточно відповідати фактичній структурі труби.

Це може ускладнити отримання сигналу та вплинути на ефективність вимірювання.

6. Чи може витратомір мати сильний сигнал на трубі з футеровкою?

Так.

Наявність футерування труби не означає автоматично, що ультразвуковий сигнал буде слабким.

Фактична сила сигналу залежить від комбінованого впливу:

Матеріал труби + Товщина стінки + Футеровка + Рідина + Перетворювач + Монтаж

Добре спроектована установка на футерованій трубі все ще може забезпечити стабільний та сильний ультразвуковий сигнал.

Таким чином, наявність підкладки не слід розглядати як автоматичну ознаку того, що ультразвукове вимірювання за допомогою кліщів непридатне.

7. Як бульбашки повітря можуть погіршити проблему?

Футеровані труби також можуть створювати ще одну потенційну проблему: накопичення повітря.

Якщо труба не повністю заповнена або якщо в рідині присутні бульбашки повітря, ультразвуковий сигнал може бути значно ослаблений або розсіяний.

Комбінований стан:

Товста підкладка + Повітряні бульбашки + Погане зчеплення

може особливо ускладнити передачу ультразвукового сигналу.

Тому місце встановлення в ідеалі слід вибирати наповністю заповнена ділянка труби, подалі від місць, де може накопичуватися повітря.

8. Як інженери повинні оцінювати трубу з футеровкою?

Перед встановленням ультразвукового витратоміра з накладним кріпленням рекомендується зібрати таку інформацію:

1. Зовнішній діаметр труби
2. Товщина стінки труби
3. Матеріал труби
4. Підкладковий матеріал
5. Товщина підкладки
6. Тип рідини
7. Температура рідини
8. Очікувана швидкість потоку
9. Стан труби
10. Доступна довжина прямої труби

Ця інформація дозволяє витратоміру визначити більш доцільну акустичну конфігурацію та відстань між перетворювачами.

Для складних застосувань також може бути корисним проведення фактичних випробувань на місці перед остаточним встановленням.

9. Які типові симптоми проблеми, пов'язаної з підкладкою?

Акустична проблема, пов'язана з облицюванням, може проявлятися так:

• Низький рівень сигналу
• Нестабільна сила сигналу
• Складність отримання ультразвукового сигналу
• Неправильні або нестабільні показники потоку
• Часті втрати сигналу
• Висока чутливість до положення перетворювача

Однак ці симптоми не обов'язково означають, що сама слизова оболонка є єдиною причиною.

Подібні симптоми також можуть виникати внаслідок:

• Погане з'єднання перетворювача
• Неправильна відстань між перетворювачами
• Надмірна товщина стінки труби
• Повітряні бульбашки
• Неправильні параметри труби
• Корозія поверхні труби
• Вібрація труби

Тому під час усунення несправностей слід враховувати весь акустичний тракт, а не зосереджуватися лише на облицюванні.

Футеровка труби впливає на вимірювання витрати за допомогою ультразвукових затискачів, оскільки ультразвуковий сигнал повинен проходити черезстінка труби та футеровка перед потраплянням рідини.

Матеріал та товщина облицювання можуть впливати на передачу звуку, ослаблення сигналу, відбиття та необхідну відстань між перетворювачами.

Ключові фактори можна підсумувати наступним чином:

Матеріал труби + Товщина стінки + Матеріал футеровки + Товщина футеровки + Властивості рідини → Акустична передача → Якість сигналу → Стабільність вимірювання

Тому під час вибору та встановлення ультразвукового витратоміра з накладним кріпленням, футеровку трубопроводу завжди слід розглядати як важливу частину акустичного вимірювального шляху.

Облицьована труба не обов'язково запобігає ультразвуковому вимірюванню, алематеріал та товщину футеровки необхідно правильно враховувати під час вибору витратоміра, налаштування параметрів та встановлення перетворювача.